微晶硅薄膜太阳能电池.ppt

微晶硅薄膜是介于非晶硅和单晶硅之间的一种混合微晶硅薄膜是介于非晶硅和单晶硅之间的一种混合相无序半导体材料，是由几十到几百纳米的晶硅颗粒相无序半导体材料，是由几十到几百纳米的晶硅颗粒镶嵌在非晶硅薄膜中所组成的，它兼备了非晶硅和单镶嵌在非晶硅薄膜中所组成的，它兼备了非晶硅和单晶硅材料的优点晶硅材料的优点，被认为是制作太阳电池的优良材料。被认为是制作太阳电池的优良材料。河北工程大学毕业论文演示文稿 一、主要介绍微晶硅薄膜太阳电池的应用优势以及其可应一、主要介绍微晶硅薄膜太阳电池的应用优势以及其可应用的领域。用的领域。二、主要介绍微晶硅薄膜太阳电池的结构特点。二、主要介绍微晶硅薄膜太阳电池的结构特点。三、将重点介绍微晶硅薄膜太阳电池的制备技术以及其技三、将重点介绍微晶硅薄膜太阳电池的制备技术以及其技术优化。术优化。微晶硅薄膜太阳电池制备技术的研究 具有低成本优势。具有低成本优势。具有较高的电导率、高的吸收系数和无明显光致衰减现象。具有较高的电导率、高的吸收系数和无明显光致衰减现象。具有易实现大面积制备、集成化等优点。具有易实现大面积制备、集成化等优点。在对太阳光谱不同波段的有效光电转换方面与非晶硅薄膜在对太阳光谱不同波段的有效光电转换方面与非晶硅薄膜电池电池可形成很好的互补。可形成很好的互补。同其它薄膜太阳电池相比，微晶硅薄膜太阳电池具有以下同其它薄膜太阳电池相比，微晶硅薄膜太阳电池具有以下应用优势：应用优势：河北工程大学毕业论文演示文稿 硅基薄膜玻璃衬底太阳电池组件结构完整、美观、弱硅基薄膜玻璃衬底太阳电池组件结构完整、美观、弱光发电效果好，除用于大型光伏电站外，还可安装于建光发电效果好，除用于大型光伏电站外，还可安装于建筑物任何部位并与建筑融为一体，完美演绎建筑光伏一筑物任何部位并与建筑融为一体，完美演绎建筑光伏一体化（体化（BIPV）的绿色建筑理念。）的绿色建筑理念。成品薄膜太阳电池成品薄膜太阳电池微晶硅薄膜太阳电池制备技术的研究特性特性要求要求晶体率（拉曼）晶体率（拉曼）40%-70%40%-70%晶粒的方向（晶粒的方向（XRDXRD）(220)(220)择优择优取向取向暗暗电导电导率（率（AM1.5AM1.5，100Mw/cm100Mw/cm2 2）1010-8-8-10-10-7-7-1-1 cm cm-1-1光敏性光敏性10102 2-10-103 3激活能激活能0.5eV0.5eV氧含量氧含量2102101919 cm cm-3-3缺陷缺陷态态密度密度10101616 cm cm-3-3器件质量级微晶硅材料的表征器件质量级微晶硅材料的表征河北工程大学毕业论文演示文稿 增加增加I层的主要原因是需要利用层的主要原因是需要利用I层来附加强的内建层来附加强的内建电场以实现光生载流子的有效收集。电场以实现光生载流子的有效收集。P层：最主要的作用是与层：最主要的作用是与N层一起建立内电场，同层一起建立内电场，同时还对沉积在它上面的本征层起到了籽晶层的作用。时还对沉积在它上面的本征层起到了籽晶层的作用。I层：是电池的核心部位、光生载流子的产生区。层：是电池的核心部位、光生载流子的产生区。N层：这是建立电池内电场的第二个掺杂层。层：这是建立电池内电场的第二个掺杂层。微晶硅薄膜太阳电池制备技术的研究三种制备技术的比较三种制备技术的比较制制备技技术优点点缺点缺点典型典型转换效率效率HPD-HPD-RF-RF-PECVDPECVD1.1.材料缺陷材料缺陷态密度低密度低2.2.易易实现大面大面积均性均性3.3.技技术成熟成熟1.1.反反应时腔内会形成大量粉腔内会形成大量粉尘2.2.耗耗费大量能量大量能量3.3.耗耗费大量气体，如大量气体，如氢气气RodchekRodchek等在等在1nm/s1nm/s和和0.5nm/s0.5nm/s的沉的沉积速率下分速率下分别得到了得到了转化效率化效率为6.6%6.6%和和8.1%8.1%的太阳能的太阳能电池池VHF-VHF-PECVDPECVD能能够有效地有效地实现优质微微晶硅的高速生晶硅的高速生长驻波效波效应、损耗波效耗波效应的存在，的存在，较难以以实现大面大面积的均匀性，的均匀性，工工业化的大面化的大面积生生产相相对困困难Y.MaiY.Mai等人在等人在1.1nm/s1.1nm/s的沉的沉积速率下得到了速率下得到了转换效率效率为9.9%9.9%的太阳能的太阳能电池池HWCVDHWCVD不存在离子不存在离子轰击问题，有利于生有利于生长出出优质微晶微晶硅硅高温高温导致缺陷致缺陷态密度高密度高KleinKlein等制等制备出出9.4%9.4%的的单结微晶硅微晶硅电池，但其沉池，但其沉积速速率只有率只有0.1nm/s0.1nm/s河北工程大学毕业论文演示文稿1.P层的制备：在层的制备：在P-a-Si:H的基础上，通过加大氢稀释，适当调整辉光的基础上，通过加大氢稀释，适当调整辉光 功率、反应气压以及衬底温度，可以获得功率、反应气压以及衬底温度，可以获得P-c-Si:H薄膜。薄膜。2.N层的制备：它可用层的制备：它可用PH3+SiH4的混合气体辉光放电分解沉积得到。的混合气体辉光放电分解沉积得到。3.I层的制备：层的制备：I层可用辉光放电法分解层可用辉光放电法分解SiH4得到。得到。其中衬底可选用普通玻璃，清洗可采用丙酮和酒精，并且做超声波处理。其中衬底可选用普通玻璃，清洗可采用丙酮和酒精，并且做超声波处理。PECVD PECVD等离子体增强化学气相沉积技术的原理是利用低温等离子体作能等离子体增强化学气相沉积技术的原理是利用低温等离子体作能量源，样品置于低气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电使样品升温到量源，样品置于低气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电使样品升温到预定的温度，然后通入适量的反应气体，气体经一系列化学反应和等离子预定的温度，然后通入适量的反应气体，气体经一系列化学反应和等离子体反应，在样品表面形成固态薄膜。体反应，在样品表面形成固态薄膜。微晶硅薄膜太阳电池制备技术的研究 高的电导率高的电导率 低的光吸收即宽的光学带隙低的光吸收即宽的光学带隙 较高的晶化率较高的晶化率 少的缺陷态密度少的缺陷态密度 2.N层：对于层：对于N层，一般要求是层，一般要求是 3.I层：层：I 层是微晶硅薄膜太阳电池的核心部位，要求具有以下特性层是微晶硅薄膜太阳电池的核心部位，要求具有以下特性 1.P层：层：P层作为层作为PIN型微晶硅薄膜电池的窗口层，要求具有以下特性型微晶硅薄膜电池的窗口层，要求具有以下特性 良好的光吸收性能良好的光吸收性能 良好的输运性能良好的输运性能 与与I层形成较高的势垒层形成较高的势垒 与金属电极形成良好的欧姆接触与金属电极形成良好的欧姆接触河北工程大学毕业论文演示文稿 目前，要生产出高效率、低成本可进入市场投入商业化目前，要生产出高效率、低成本可进入市场投入商业化应用的的优质微晶硅薄膜太阳电池，其制备技术还有待进应用的的优质微晶硅薄膜太阳电池，其制备技术还有待进一步完善。一步完善。1.寻找好的制备技术。寻找好的制备技术。2.优化优化P、I、N各层制备过程中的沉积参数，以提高微晶各层制备过程中的沉积参数，以提高微晶硅薄膜太阳电池的应用特性。硅薄膜太阳电池的应用特性。3.优化透明导电膜的结构。优化透明导电膜的结构。微晶硅薄膜太阳电池制备技术的研究